1.本发明属于散热材料技术领域，涉及一种散热涂层，具体涉及一种以石墨烯作为散热介质的石墨烯散热涂层及其制备方法。
背景技术：
2.染料敏化太阳能电池是电化学电池的一种，利用置于二氧化钛层之上的吸光染料将光能转化成电能。电解质是染料敏化太阳能电池的核心组成部分之一，主要起传输氧化还原对，将光激发染料还原的作用，电解质的性能直接影响太阳能电池的光电转化效率、工作稳定性及循环使用寿命。
3.染料敏化太阳能电池用电解质存在液态、凝胶、固态等多种形式。其中，液态电解质和凝胶电解质多以有机溶剂作为电解质，存在易挥发、稳定性差等缺点，从而导致电池性能下降的问题。若将染料敏化太阳能电池工作时产生的热量及时散去，则可以有效保证电解液导电率和稳定性，大幅降低其挥发、氧化等情况，对于提高染料敏化太阳能电池稳定性、使用寿命和光电转换效率具有重要意义，也更有利于提高染料敏化太阳能电池的市场价值和应用前景。
技术实现要素：
4.本发明针对上述技术问题进行，提供一种以石墨烯作为散热介质的散热涂层，按质量百分比计，包括如下组分：0.5～3％石墨烯、0.025～0.3％分散稳定剂，余量为水溶性树脂。
5.优选的，分散稳定剂选自十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠；水溶性树脂选自水性丙烯酸或水性聚氨酯。
6.本发明中的该石墨烯散热涂层通过喷涂工艺形成在散热载体外。散热载体包括染料敏化太阳能电池或微纳电子器件，适用于太阳能电池、现代工业装备、航空航天、通信技术等多个领域。不同领域的不同部件适用的散热涂层的厚度不同，可根据实验进行确定，总体控制在10～100μm。
7.本发明的第二方面，提供了上述石墨烯散热涂层的制备方法，包括如下步骤：以水溶性树脂作为溶剂，将分散稳定剂按比例添加至溶剂中，然后按比例添加石墨烯，充分搅拌至均匀，得到液体涂层剂，然后采用喷涂工艺将液体涂层剂喷涂在散热载体外侧形成散热涂层。
8.用于染料敏化太阳能电池时，采用喷涂工艺在染料敏化太阳能电池对电极端封装玻璃外侧形成散热涂层。
9.本发明提供的石墨烯散热涂层的散热原理如下：石墨烯是一种具有单原子层的、蜂窝状二维平面碳材料，其低维结构可显著削减晶界处声子的边界散射，并赋予其特殊的声子模式，表现出优异的导热特性，其导热系数理论值高达5300w/(m
·
k)。采用石墨烯散热涂层，可有效提高界面表面的热辐射性能，整个太阳能电池元件的热传递方式升级为传导
对流和辐射协同作用，大幅提升散热性能。
10.本发明的有益效果如下：
11.首先，对染料敏化太阳能电池封装外壳一侧进行散热涂层工艺处理，可有效提升该元器件在工作时的散热效率，有效改善其核心组分之一电解液的挥发、氧化等现象，大幅提升工作稳定性、使用寿命及光电转换效率。
12.其次，石墨烯作为散热介质可充分发挥其高导热效率的优势，显著提升涂层的导热系数和散热效率，同时涂层还具备耐磨和防腐蚀等辅助功能。
13.再次，散热涂层采用水性树脂作为基底，相较于有机溶剂，具有绿色低voc排放，环境友好，可根据不同基材设计等优势。
14.最后，所开发的散热涂层制备及涂装工艺简单，可在不影响染料敏化电池工艺过程的前提下进行后处理，操作安全方便，对于工业化生产十分有利。
具体实施方式
15.现结合具体实施例对本发明作详细描述，但应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
16.实施例1
17.本实施例提供的以石墨烯作为散热介质的散热涂层，按质量百分比计，包括如下组分：0.5％石墨烯、0.025％分散稳定剂十二烷基苯磺酸钠，余量为水性丙烯酸。
18.该散热涂层的制备方法如下：将十二烷基苯磺酸钠按比例添加至溶剂水性丙烯酸中，然后按比例添加石墨烯，充分搅拌至均匀，得到液体涂层剂，然后采用喷涂工艺将液体涂层剂喷涂在散热载体外侧形成散热涂层。
19.实施例2
20.本实施例提供的以石墨烯作为散热介质的散热涂层，按质量百分比计，包括如下组分：3％石墨烯、0.3％分散稳定剂十二烷基硫酸钠，余量为水性聚氨酯。
21.该散热涂层的制备方法如下：将十二烷基硫酸钠按比例添加至溶剂水性丙烯酸中，然后按比例添加石墨烯，充分搅拌至均匀，得到液体涂层剂，然后采用喷涂工艺将液体涂层剂喷涂在散热载体外侧形成散热涂层。
22.上述两个实施例中，散热载体包括染料敏化太阳能电池或微纳电子器件，适用于太阳能电池、现代工业装备、航空航天、通信技术等多个领域。不同领域的不同部件适用的散热涂层的厚度不同，可根据实验进行确定。
23.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
技术特征：
1.一种石墨烯散热涂层，其特征在于，按质量百分比计，包括如下组分：0.5～3％石墨烯、0.025～0.3％分散稳定剂，余量为水溶性树脂。2.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂层，其特征在于：其中，所述分散稳定剂选自十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠。3.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂层，其特征在于：其中，所述水溶性树脂选自水性丙烯酸或水性聚氨酯。4.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂层，其特征在于：其中，所述石墨烯散热涂层通过喷涂工艺形成在散热载体外。5.根据权利要求4所述的石墨烯散热涂层，其特征在于：其中，所述散热载体包括染料敏化太阳能电池或微纳电子器件。6.根据权利要求1所述的石墨烯散热涂层，其特征在于：其中，所述散热涂层的厚度为10～100μm。7.权利要求1～6任一项所述的石墨烯散热涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：以水溶性树脂作为溶剂，将分散稳定剂按比例添加至溶剂中，然后按比例添加石墨烯，充分搅拌至均匀，得到液体涂层剂，然后采用喷涂工艺将液体涂层剂喷涂在散热载体外侧形成散热涂层。
技术总结
本发明公开了一种石墨烯散热涂层及其制备方法，该散热涂层按质量百分比计，包括如下组分：0.5～3％石墨烯、0.025～0.3％分散稳定剂，余量为水溶性树脂。优选的，分散稳定剂选自十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠；水溶性树脂选自水性丙烯酸或水性聚氨酯。该散热涂层的制备方法如下：以水溶性树脂作为溶剂，将分散稳定剂按比例添加至溶剂中，然后按比例添加石墨烯，充分搅拌至均匀，得到液体涂层剂，然后采用喷涂工艺将液体涂层剂喷涂在散热载体外侧形成散热涂层。形成散热涂层。
技术研发人员：张燕萍 张逸瑾 赵志国
受保护的技术使用者：上海利物盛纳米科技有限公司
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/3/28